РАМОЧНАЯ АНТЕННА, РАСПОЛОЖЕННАЯ НАД ПЛОСКИМ МЕТАЛЛИЧЕСКИМ ЭКРАНОМ Российский патент 1998 года по МПК H01Q7/00 

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве телевизионной антенны.

Известны антенны в виде синфазных антенных решеток из расположенных на одинаковом расстоянии d друг от друга вибраторов, в которых основная трудность - обеспечить синфазное возбуждение вибраторов.

Известны [1] также рамочные антенны, состоящие из квадратных рамок, периметр Р которых равен длине волны λ. Показанная на фиг. 1 рамочная антенна из двух квадратных рамок эквивалентна синфазной антенной решетке из четырех вибраторов, длина которых с . При этом рамочная антенна существенно отличается от решетки системой возбуждения, которая имеет в 4 раза меньше клемм питания. С целью повышения эффективности рамочные антенны располагают над плоским металлическим экраном на высоте h. Для дальнейшего увеличения эффективности рамочные антенны объединяют в синфазные антенные решетки с присущим им недостатком - трудности синфазного возбуждения при приемлемом согласовании с питающим фидером.

Целью изобретения является увеличение эффективности расположенной над металлическим экраном рамочной антенны без увеличения клемм питания.

Указанная цель достигается тем, что периметр антенны увеличивается в k раз, а в проводники рамки на расстоянии T друг от друга включаются емкостные нагрузки, емкость которых выбрана так, что в линии, образованной проводником рамки и экраном, распространялась ускоренная волна с длиной волны λ_y= Kλ. В этом случае предлагаемая антенна эквивалентна синфазной антенной решетке из четырех вибраторов, длина которых равна с расстоянием между ними . Тем самым площадь эквивалентной решетки увеличена в k² раз. Так как расстояние между вибраторами в решетке, расположенной над металлическим экраном, не должно превышать λ, чтобы не наблюдалось существенного увеличения уровня боковых лепестков в диаграмме направленности антенны, . Следовательно, предлагаемая антенна по эффективности эквивалентна квадратной антенной решетке из четырех рамочных антенн. Если период включения емкостных нагрузок T достаточно мал (T<0,1λ) , то проводник с емкостными нагрузками, расположенный над металлическим экраном, можно рассматривать как двухпроводную линию с распределенными параметрами
,
где
Z_n, Y_n - погонные сопротивление и проводимость рассматриваемой линии;
L₀, C₀ - погонные индуктивность и емкость линии без емкостных нагрузок;
ω - круговая частота.

С учетом того, что согласно телеграфным уравнениям длина волны, распространяющейся в двухпроводной линии, определяется выражением
,
получим, что емкость C_н связана с λ_y следующим образом:

где
U₀ - скорость света;
.

На фиг. 2 показана рамочная антенна из двух квадратных рамочных антенн, в проводники которых на одинаковом расстоянии T друг от друга включены конденсаторы C_н.

Рамочная антенна с периметром , при котором длина вибраторов эквивалентной решетки равна λ, а расстояние , выполнена из ленточного проводника шириной Δ = 0,01λ(ρ_э= 0,0025λ), в который с T = 0,05λ, включены конденсаторы емкостью C_н = 1,2 nФ, при h = 0,1λ , имеет усиление в 4 раза больше, чем у прототипа.

Рамочная антенна, расположенная над плоским металлическим экраном, может быть использована в качестве телевизионной антенны. Она состоит из двух прямоугольных рамок, находящихся в одной плоскости, параллельной экрану. Для увеличения эффективности антенны в проводники рамок на одинаковом расстоянии друг от друга включены емкостные нагрузки и в k раз по сравнению с прототипом увеличен периметр рамок. 2 ил.

Рамочная антенна, расположенная над металлическим плоским экраном, состоящим из прямоугольных рамок, которые расположены в одной плоскости параллельно этому экрану на высоте h, отличающаяся тем, что периметр прямоугольных рамок P = Kλ, где λ - длина волны, а в проводники прямоугольных рамок включены на расстоянии T ≤ 0,05λ друг от друга емкостные нагрузки, емкость которых определяется по формуле

где V_o - скорость света;
ω - круговая частота;
W - волновое сопротивление двухпроводной линии, состоящей из расположенных на расстоянии 2h проводников, из которых изготовлены прямоугольные рамки.